[實用新型]一種電極溫度可控的熱電化學電池試驗臺

有效

• 申請號: 201721391942.2
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN207366504U
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 錢皋;黃瑞;俞小莉;陳俊玄;李智;黃鈺期;吳加榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/48
• 分類號: G01N27/48
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本實用新型公開了一種電極溫度可控的熱電化學電池試驗臺。試驗臺由包含電解液、電極與水浴池的待測電池、半導體制冷片、水冷板、水散熱器、水泵、感溫元件、TEC控制器、電子負載(或電化學工作站)組成。半導體制冷片根據TEC控制器輸出的電流方向與大小，通過水浴方式，均勻穩定地對電極進行加熱或制冷。溫差下兩電極產生電勢差，通過電子負載(或電化學工作站)將電流引出。在程序控制下，系統自動運行并記錄測試電壓與電流，獲得熱電化學電池在該指定溫度與溫差下的輸出特性曲線及其他特性。本實用新型實現測試的自動化，提高了測試效率。同時實現了電極溫度的精確控制，為熱電化學電池在多種溫度條件下的輸出特性測試提供了解決方案。

技術領域

本實用新型涉及一種考慮電極溫度的電化學試驗臺，尤其涉及一種電極溫度可控的熱電化學電池試驗臺。

背景技術

在當今節能與環保的時代主題下，余熱回收技術是一項提高能源利用率的有效途徑。關于余熱回收的研究得到了學界與產業界的重點關注。而熱電化學電池，就是一種基于電化學方法的余熱利用技術，能夠將低品位熱能直接轉化為電能。在工作模式上，它與傳統的半導體溫差發電技術相似，在電池兩端施加溫差，即可在兩電極間形成電動勢。它們具有相同的優點，比如能量直接轉換，沒有噪音等。由于熱電化學電池主要構成是電解液，因此僅適用于電解液沸點溫度以下的熱能回收，在高溫液體如高溫冷卻水、導熱油等的余熱回收，或者能源的梯級利用上有較大應用前景。目前該技術還未進行產業化，相關研究還處在認識階段，需要大量的實驗研究來展示不同熱電化學電池的輸出特性及其內部的工作機制。

電極溫度，作為熱電化學電池發電的起因，是所有實驗變量中最重要的。但目前相關實驗研究中采用的控溫方法基本都為冷熱流體沖刷電極的方式，熱流體通過電熱絲加熱，冷流體選擇常溫自來水。這種控溫方式是通過控制冷熱流體的溫度來間接控制電極溫度，并且冷端無法降到常溫以下，在控制電極溫度上缺乏足夠的精度與自由度。因此，多數實驗研究僅對一種溫度條件下的熱電化學電池進行性能測試，并且不同學者的實驗采用的溫度經常并不相同。這等于忽略了溫度變化對熱電化學電池的影響，并且不同學者的結論無法進行比較。

半導體制冷片是一種先進的熱源熱匯，其最大的優勢在于既可以作為熱源為對象加熱，也可以作為熱匯為對象制冷。而制冷與加熱的工作模式改變，僅通過改變電流的方向即可實現，非常方便易用。這種特性使得半導體制冷片在小功率溫控場合進行主動高精度的溫度控制具有非常好的效果。

基于以上原因，本實用新型提出了一種電極溫度可控的熱電化學電池標準試驗臺系統，通過半導體制冷技術精確控制電極溫度。本實用新型在實現常規電池性能測試功能的基礎上，還能夠揭示電極溫度對熱電化學電池性能的影響，并為不同電池在同樣溫度下的性能對比提供了技術保證。

發明內容

為解決現有技術中的不足，本實用新型的目的在于提供一種電極溫度精確可控的熱電化學電池試驗臺。

為解決該技術問題，本實用新型的技術方案是：

電極溫度精確可控的熱電化學電池試驗臺包括待測電池、測量模塊與兩套溫控模塊，所述的待測電池包括兩個電極，每套溫控模塊包括水浴池、半導體制冷片、水冷板、水散熱器、水泵、感溫元件和TEC控制器，所述的測量模塊為電子負載或電化學工作站；

兩套溫控模塊獨立對兩個電極進行溫度控制；待測電池的電極和半導體制冷片均與水浴池緊貼，半導體制冷片通過水浴池均勻對電極加熱或制冷，水冷板貼附在半導體制冷片非工作側的表面，水冷板、水散熱器、水泵經水管順次循環相連，感溫元件貼附在電極表面，并與TEC控制器連接，TEC控制器與半導體制冷片相連控制半導體制冷片工作，測量模塊，兩套溫控模塊的TEC控制器均與計算機相連。